Place annotation

Todo el mundo tiene una ¡dea de lo que se entiende por dureza de los materiales. Todos sabemos cuando una cosa es dura o blanda. En se- guida nos damos cuenta, por ejemplo, de si el pan es duro o blando ,si la tierra es dura o no, si un trozo de madera es o no dura. En Física se define la dureza de un material como la resistencia que este material opone a ser rayado por otro.

A simple vista todos los materiales metálicos parecen muy duros; sin embargo, unos son más duros que otros. Sirvan de ejemplo una moneda de 10 céntimos y un buen cuchillo o navaja. Si se intenta rayar la hoja del cuchillo con la moneda, lo máximo que se conseguirá será rayar ligeramen- te la hoja brillante del cuchillo. En cambio, si con el cuchillo se intenta rayar la moneda se comprobará no sólo que se pueden hacer rayas pro- fundas, sino incluso desfigurarle completamente los grabados.

Esto se debe a que el material del cuchillo es más duro que el de !a moneda.

Por otra parte, la moneda es más fácil de doblar e incluso romper que el cuchillo, siempre que se prueben en las mismas condiciones, debido a que el material del cuchillo es mucho más fuerte que el de la moneda. De

ahí que pueda decirse que el material es más fuerte cuanto más duro es, aunque no sea del todo exacto en sentido riguroso, pero sí que nos puede guiar bastante para saber la resistencia de los materiales, sobre todo en los aceros que es uno de los materiales más utilizados.

Cuanto más duro es un material, menos se desgasta.

Si se hacen rozar contra una roca la moneda de 10 céntimos y el cu- chillo, los dos se desgastan; pero mientras el cuchillo apenas pierde un trocho muy pequeño la moneda se gasta mucho más, es decir, el cuchillo que es un material más duro se gasta menos que la moneda,que es de un material más blando,

La dureza de los materiales se mide con unos aparatos especiales lla- mados durómetros y se miden en unidades especiales llamadas: cifras Bri-

nell, cifras Rockwell o cifras Vickers. TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Se ha observado que muchos materiales varían sus propiedades de dureza, resistencia, etc , cuando son sometidos a tratamientos térmicos. Se llaman tratamientos térmicos a una serie de operaciones a base de calen- tamientos y enfriamientos, a que son sometidos los materiales.

Los tratamientos térmicos que más nos interesan son los que se dan a los aceros, que, por otra parte, son los materiales que más tratamientos térmicos pueden sufrir.

Los tratamientos térmicos que más se utilizan son recocido, temple, re- venido y cementado. Estudie usted a continuación en qué consiste cada uno.

RECOCIDO

Cuando los aceros vienen del comercio en bruto, traen a veces una du- reza excesiva para la mecanización rápida y además es una dureza irre- gular, esto es, hay trozos duros y trozos blandos.

Para lograr una dureza menor y uniforme, es decir, todo el material igual, se calienta en un horno y se le deja enfriar después lentamente dentro del mismo horno. Esta operación es la que se llama recocido.

Con el recocido se consigue que el material quede blando y uniforme en la dureza. Al quedar más blando el acero se puede mecanizar más fácilmente y con mayor rapidez como verá más adelante.

La operación de recocido, por lo general, no es preciso efectuarla; in- —186—

cluso muchos aceros los venden ya con este tratamiento hecho. No obstan- te, algunas veces el material viene tan duro que es preciso aplicarlo.

Cuando un material viene con una dureza grande e irregular y si al doblarlo se desgarra fácilmente, se dice que este material es agrio. A un material agrio es preciso darle el tratamiento de recocido, puesto que al pretender mecanizarlo estropea las herramientas y es difícil de conseguir- lo. A veces, aunque se le aplique el recocido no se consigue aprovecharlo. Según la clase de acero que haya de ablandarse, en lugar del recocido se le aplica el tratamiento de normalizado, que consiste en dejar enfriar el acero fuera del horno, en lugar de dentro del mismo.

TEMPLE

El temple es un tratamiento térmico que se da a los aceros y a algunos otros materiales para conseguir que tengan mayor dureza.

El templado consiste en calentar el acero hasta una determinada tem- peratura dentro de un horno, y desde allí sacarlo al rojo y enfriarlo metién- dolo en agua o bien en aceite, según la clase de acero de que se trate.

Si se enfría metiéndolo en agua, se dice que es un acero templado al agua, y si se enfría en aceite es un acero templado al aceite.

Algunas clases de aceros no admiten temple, es decir, que aunque se les temple no se endurecen o se endurecen muy poco.

Un acero después de templado queda muy duro, pero si no se le aplica un tratamiento posterior tiene el inconveniente de que también queda muy frágil. Se dice que un material es muy frágil cuando se rompe fácilmente por un golpe. Uno de los materiales más frágiles es el cristal normal, que por cualquier golpe se rompe.

Pues bien, el acero una vez templado queda como el cristal, es decir, queda muy duro, pero se rompe en seguida si se golpea.

Para evitar que el acero se rompa después del templado, se le aplica un nuevo tratamiento llamado de revenido.

En la práctica cuando sé dice que un material está tratado, se entiende que ha sido templado y revenido.

REVENIDO

Este tratamiento sirve, como acaba de decirse, para quitar fragilidad a los metales que han sido templados, conservando la mayor dureza posible.

El revenido consiste en calentar las piezas hasta una cierta tempera- tura (mucho más baja que la utilizada para el temple), dentro de un horno y después sacar las piezas y dejar que se enfríen al aire libre, o bien en- friarlas en aceite o petróleo.

Con este tratamiento, el acero pierde casi toda la fragilidad y también algo de la dureza que adquirió con el temple, pero queda mucho más duro que antes de templarlo.

Los tratamientos térmicos estudiados hasta aquí, cambian todo el con- junto del material, tanto por dentro como por fuera. Es decir, si se meca- niza un material al que se le ha dado uno de estos tratamientos, por mu- cho material que se quite, siempre se tiene la misma dureza en el interior de la que había en el exterior.

El tratamiento del templado y revenido se puede aplicar sin necesidad de horno, calentando la pieza, barra o lo que haya de tratarse en cual- quier sitio; tal como una fragua, una fogata, etc., hasta que esté al rojo blanco, es decir, hasta que esté muy caliente y enfriándolo después en agua, aceite o aire, según el material; en el caso de revenido, el calen- tamiento se hace a una temperatura mucho menor.

Como es de suponer, si el tratamiento no se efectúa en el horno, y a temperaturas controladas la dureza conseguida, difícilmente será la deseada y con mucha práctica se consigue sólo por aproximación.

En cambio, si se efectúa en el horno y se conoce el material que se trata, según la temperatura a que se caliente, el tiempo, etc , se obtiene la dureza exacta.

Cuando un material está templado y revenido, hay que tener buen cui- dado de que no se caliente demasiado, porque si no pierde el temple, es decir, queda blando como si no se hubiese templado.

Si usted dispone de un buen cuchillo, este cuchillo tendrá la hoja tem- plada. Si lo mete dentro de la lumbre hasta que esté al rojo y lo deja en- friar al aire, comprobará que la hoja queda mucho menos dura que antes y,

si lo calienta mucho, incluso se doblará y mellará en seguida.

Este ejemplo es una prueba de que hay que tener en cuenta el no ca- lentar excesivamente las piezas templadas para evitar que pierdan el temple.

El temple, además de dureza da a la pieza mayor resistencia. Por ejem- plo, una barra de acero de poco diámetro puede doblarse antes de ser templada, pero no después de haberle dedo el tratamiento térmico. Es por este motivo que hay piezas que se templan para que sean más duras

y no se desgasten y otras que se templan para que no se doblen ni se rompan ; otras veces se templan para lograr las dos cosas.

De un acero templado y revenido para lograr sus mejores cualidades se dice que está en estado de bonificado.

Hay piezas que requieren una dureza muy grande en determinadas par- tes para evitar el desgaste por rozamiento y la dureza que da el templado es poca. Por ejemplo, una rueda dentada que sufre mucho desgaste por los dientes o una horquilla que roza constantemente contra una rueda den- tada y se desgasta mucho, etc. Cuando la dureza proporcionada por el tem- ple es insuficiente, se recurre al cementado.

CEMENTADO

Este tratamiento térmico consta, en realidad, de tres: cementado, tem- plado y revenido y se aplica solamente para dar dureza a la superficie de la pieza, es decir, no penetra como el templado en todo el interior, sino que solamente endurece una pequeña capa del exterior. Esta capa es más gruesa cuanto más tiempo dura el tratamiento, pero no es conveniente que sea más de 8 décimas de milímetro de espesor, y lo normal son 4 ó 5 décimas. Vea en la figura 22 el procedimiento que se debe seguir para lograr un tratamiento de cementación.

Figura 22. — Procedimiento para cementar una pieza: 1, pieza que se desea ce- mentar; 2, sales para lograr el tratamiento; 3, relleno; i, caja de cementar.

Fíjese que la pieza a cementar (1 ) se. rodea de un producto llamado sa- les de cementar, que es una especie de polvos con las sales de cementar debe rodearse toda la pieza colocada dentro de una caja ( 4 ) . La caja se

termina de rellenar para que la pieza o piezas colocadas en su interior no se muevan. Este relleno ( 3 ) , suele ser arena o mejor sales como la ( 2 ) , pero ya gastadas de otras veces, para que la operación resulte más económica.

La caja de cementación (4) una vez preparada como en la figura y bien cerrada, sé mete en un horno y se calienta hasta la temperatura necesaria, Una vez caliente, por cada hora que pase,el cementado penetra una décima de mm por hora aproximadamente. Se tiene el tiempo necesario para el espesor que haya de darse y se saca.

Por último, se da a la pieza un tratamiento de temple y otro de reve- nido, tal como ya se ha explicado.

El cementado se debe hacer en las piezas cuando ya están acabadas, faltando sólo la operación de rectificado que siempre es la última y se efec- túa con las rectificadoras, debido a que con la cementación y temple se logra una dureza tan grande que no puede ser mecanizada por ninguna herramienta de corte; sólo es posible mecanizarla con muelas de esmeril en las rectificadoras.

Hay que tener mucho cuidado de no mecanizar por error con herramien- tas de corte una superficie cementada y templada, porque las herramientas se romperían al tocarla.

Siempre que se desee, puede cementarse sólo una parte de la pieza y dejar el resto con dureza normal; para hacerlo así basta recubrir la parte que no se ha de endurecer con una capa de un material que la proteja de la acción de las sales, generalmente una capa de cobre depositado electro- líticamente. De esta forma, al darle el temple y el revenido queda endure- cida la parte que interesaba y el resto de la pieza queda con dureza nor- mal de temple y revenido que ya se puede mecanizar.

técnica torneado

AVANCE AUTOMÁTICO

Aunque el tipo de torno que usted ha estudiado en las lecciones ante- riores difícilmente se lo encontrará usted hoy en día en ningún taller, el es- tudio de todas las particularidades del torno sencillo de cilindrar y de la forma de ejecutar las operaciones a mano le habrá servido a usted para conocer los principios del torneado y la disposición de los elementos bá- sicos del torno.

Los tornos con los que actualmente se trabaja disponen todos del me- canismo para cilindrar y refrentar con avance automático; únicamente los tornos pequeñísimos para relojeros son del tipo estudiado hasta ahora, si bien, como es de suponer, de construcción moderna y de una gran precisión. Usted, que ya tiene una idea del funcionamiento del torno y de los principales trabajos de torneado, le resultará fácil comprender ahora las ventajas del torneado con avance automático, su funcionamiento y los di- versos dispositivos que se acoplan a la máquina para realizar las distintas operaciones.

El rápido desarrollo de toda clase de industrias hizo que cada día se necesitaran nuevas máquinas y nuevas formas y, además, en grandes can-

tidades, de tal manera que el torno sencillo de cilindrar a mano no podía cubrir estas necesidades.

La principal ventaja que había de conseguirse con el avance automático fue la de una mayor producción, es decir, el lograr una mayor cantidad de viruta cortada en la misma cantidad de tiempo. Esto se consigue con el avance automático, porque la regularidad que se obtiene en el avance hace que se aprovechen mucho mejor las posibilidades de la máquina, al mis- mo tiempo que la duración del corte de la herramienta es mucho más larga y el acabado de las superficies obtenidas, mucho mejor. Usted recordará que al tratar del cilindrado a mano y al explicarle el avance de la herramien- ta sobre la pieza, se insistió en que éste había de ser lo más regular posible, de manera que la viruta cortada fuese siempre del mismo espesor y que esto influía considerablemente en la duración de la herramienta.

- Antes de entrar de lleno en el estudio del avance automático, no estará de más recordar que el avance quedó definido en un principio como el desplazamiento longitudinal de la herramienta durante una vuelta com- pleta de la pieza, o sea, del eje de trabajo.

COMBINACIONES DEL EJE DE ROTACIÓN